Objetivo

Que el estudiante comprenda el funcionamiento y la importancia de los sistemas de medición de tanques de almacenamiento de hidrocarburos sus aplicaciones en la industria y los principios que rigen su operación y selección según el producto.

Propósito

Al finalizar la clase, los estudiantes podrán identificar los tipos de tanques, comprender los métodos de medición (manuales y automáticos), conocer los instrumentos empleados y su función, y evaluar los factores clave para asegurar la exactitud de las mediciones y evitar riesgos como sobrellenado o fugas.

Enfoque Pedagógico

Constructivista. Se propiciará el aprendizaje activo, significativo y colaborativo, basado en experiencias prácticas, conocimientos previos de los estudiantes y resolución de problemas reales.

Rol del docente: Mediador, facilitador de experiencias reales, plantea problemas reales.

Rol del estudiante: Protagonista, constructor de su conocimiento a partir de casos reales y participación activa.

Herramientas de apoyo

Presentación en PowerPoint

Extractos del manual de mediciones

Videos cortos ilustrativos (opcional)

Elementos reales o simulados de medición (cinta, pasta, fotos de radar, etc)

Estrategias

Presentación audiovisual (PowerPoint)

Explicación con ejemplos reales de campo.

Lluvia de ideas

Dinámica en grupos (lectura de nivel con cinta y simulación de error)

Caso práctico en grupos (selección de medidor adecuado para tipo de tanque)

Evaluación

Diagnóstica: Cuestionario breve iniciar la clase.

Formativa: Participación en clase y discusión de caso.

Final: Examen oral o escrito breve con casos prácticos (tipo de medidor, lectura correcta, errores comunes).

DESARROLLO DE LA CLASE

Introducción

La medición de tanques de hidrocarburos es una actividad fundamental en la industria petrolera, ya que garantiza un control preciso sobre los volúmenes almacenados, se asegura la transparencia en la transferencia de custodia y permite la detección de pérdidas o fugas. Esta operación abarca tanto los aspectos técnicos de instrumentación como los normativos, influyendo en decisiones operativas, comerciales y de seguridad. A través de sensores avanzados y tecnologías automatizadas, como los medidores de radar, se logra una supervisión constante del inventario líquido en los tanques, especialmente en productos como gasolina, diésel, kerosene y gas licuado de petróleo (GLP).

Antecedentes

En años recientes, la industria ha transitado de métodos manuales, como la cinta de medición con pasta, hacia sistemas automáticos de alta precisión, como los medidores por radar sin contacto. Normativas internacionales como las del API (American Petroleum Institute) y la OIML (Organización Internacional de Metrología Legal) han sistematizado las mejores prácticas, estableciendo estándares para garantizar la confiabilidad de las mediciones. Estas tecnologías son especialmente relevantes en ambientes críticos, como terminales de almacenamiento o plantas de procesamiento, donde un error puede derivar en pérdidas económicas o accidentes. Esta clase universitaria busca acercar estos conocimientos técnicos a estudiantes con poca experiencia previa, mediante un enfoque pedagógico constructivista y recursos visuales accesibles.

¿Qué es la medición de tanques?

La medición de tanques es la medición de líquidos en grandes tanques de almacenamiento con el fin de cuantificar el volumen y la masa del producto en los tanques de Hidrocarburos líquidos.

¿Dónde se utiliza la medición de tanques?

La medición de tanques se necesita siempre que existen líquidos almacenados en grandes tanques. Dichos tanques de almacenamiento se encuentran en los siguientes sitios:

• Refinerías

• Industria petroquímica

• Plantas de distribución

• Plantas de Almacenaje

• Depósitos de combustible

• Almacenamiento de combustible en aeropuertos

• Almacenamiento de productos químicos

Tipos de tanques

Dentro de la industria petrolera existen 3 tipos de tanques los cuales son atmosféricos, presurizados o criogénicos.

Los tanques atmosféricos son cilindros verticales con diferentes diseños de techo. Los más comunes son los siguientes:

•        Tanques de techo fijo, ya sean tanques de techo cónico o tipo domo.

•        Tanques de techo flotante con diferentes diseños

En un tanque de techo fijo existe un espacio con vapor entre la superficie líquida y el techo exterior.

En un tanque de techo flotante, la superficie líquida está cubierta por un techo flotante exterior o interior. Existen muchos diseños diferentes de techos flotantes según el servicio, el líquido y el tamaño del tanque. Es común que los tanques de techo flotante tengan uno o más tubos tranquilizadores que van desde el fondo del tanque, a través de una abertura en el techo flotante hasta la parte superior del tanque. El tubo tranquilizador se utiliza para acceder al líquido con el fin de tomar muestras, realizar mediciones manuales de nivel, mediciones manuales de temperatura y mediciones automáticas de tanques.

•        Tanques presurizados tienen diseño de cilindro horizontal o esférico.

No se puede realizar medición manual en tanques presurizados. Para la medición automática de tanques de alta precisión, generalmente se requiere un tubo

tranquilizador dentro del tanque.

•        En tanques criogénicos, los medidores automáticos de tanques suelen tener el mismo diseño que en los tanques presurizados.

Objetivo de la medición de tanques

La información de un sistema de medición de tanques se utiliza para muchos fines diferentes. Los más comunes son los siguientes:

•        Operaciones y movimiento de los productos

•        Control de inventario

•        Transferencia de custodia

•        Balance de masa y control de pérdidas

•        Conciliación de volúmenes

•        Prevención de sobrellenado

•        Detección de fugas

Tipos de medición de tanques

Medición Manual con cinta y pasta.

La medición manual se puede realizar en la mayoría de los tanques atmosféricos. Se utiliza una cinta de medición especialmente diseñada. Generalmente, estas están fabricadas con acero inoxidable con una pesa al final de la cinta graduada en milímetros o fracciones de pulgadas.

La cinta se utiliza para medir volumen vacío o volumen inferior (nivel de líquido).

Medidores de boya o Vareg

Los medidores automáticos de tanques empezaron a aparecer en la década de 1930. Uno de los primeros diseños de los medidores de tanques fue el medidor de boya. En este diseño, se conecta una gran boya dentro del tanque con una cinta metálica. La cinta está conectada a un motor de resortes y a un indicador numérico mecánico en el extremo inferior de la parte externa del tanque a través de un sistema de poleas. No se requiere energía externa para un medidor de boya, el movimiento del nivel de líquido acciona todo el mecanismo.

Actualmente no son muy utilizados por que son métodos antiguos de medición de tanques, pero sirven de guías para las transferencias de custodia y control durante las transferencias de los productos

Medidores de servo

En la década de 1950, el desarrollo de la mecánica y la electrónica dio lugar al medidor de servo. Con este tipo de medidor, la boya se reemplaza con un pequeño desplazador. El desplazador tiene flotabilidad, pero no flota en el líquido. El desplazador debe estar suspendido de un cable delgado que está conectado al medidor de servo en la parte superior del tanque. Un sistema de pesaje en el medidor de servo detecta la tensión en el cable, señales del mecanismo de pesaje controlan un motor eléctrico en la unidad de servo y hacen que el desplazador siga los movimientos del nivel del líquido. Un transmisor electrónico envía la información de nivel a través de buses de campo a la lectura en la sala de control.

Medidores por radar

Los primeros medidores de tanques por radar se desarrollaron a mediados de la década de 1970 (al radar también se lo llama microondas). Las primeras versiones fueron fabricadas para instalaciones en buques cisterna marítimos. La tecnología de radar ganó popularidad rápidamente.

Un medidor de nivel por radar no tiene partes móviles no requiere mantenimiento regular. Los dispositivos por radar no requieren contacto directo con el líquido. Esto hace que sea posible utilizar un medidor por radar en una amplia variedad de líquidos desde asfalto pesado calentado a gases licuados criogénicos como el gas natural licuado (LNG).

Para cumplir con los requisitos de alto rendimiento de la precisión de la transferencia de custodia en las aplicaciones de medición de tanques, los dispositivos por radar generalmente utilizan el método de procesamiento de señales de onda continua de frecuencia modulada (FMCW). Algunas veces se conoce al método de FMCW con el nombre de “Pulso sintetizado”.

La FMCW es capaz de proporcionar una precisión de medición de nivel de instrumentos de más de un milímetro en un rango de más de 50 metros.

Calculo de Volumen

Los datos de medición de un sistema de medición de tanques tienen un papel importante para el funcionamiento tanto de refinerías como de terminales en la industria del petróleo. Según el tipo de operación, se realizan varios cálculos que, en gran medida, han sido estandarizados dentro de la industria.

El valor de medición del medidor de nivel es un valor que se calcula dentro del medidor de nivel. Cuando se calcula en valor, es posible que se hayan aplicado correcciones tanto por cambios de altura de referencia debido a tensión mecánica estática como por expansión/contracción de temperatura. Este valor de nivel corregido se ingresa en lo que se denomina Tabla de capacidad del tanque (TCT), también llamada Tabla de aforo. La TCT convierte el valor de nivel a un valor de volumen generalmente denominado volumen total observado (TOV). Dado que la TCT solo es válida para determinadas temperaturas, también se debe aplicar una corrección para permitir la expansión/contracción del producto.

El siguiente paso del cálculo es el volumen bruto observado, que incluye la resta de cualquier volumen de agua libre (FWV) del fondo del tanque. El nivel de agua libre se mide ya sea manualmente mediante una inmersión manual o automáticamente con una sonda de medición de nivel de agua libre (FWL) conectada al sistema del medidor de nivel. El valor proveniente de esta sonda o el valor del nivel de agua libre que se ingresó manualmente se ingresa en la TCT, y el valor de FWV se resta del TOV.

Medición de la temperatura

La medición de la temperatura de un producto es vital en un sistema de medición de tanques para ingresar en el cálculo de masa y volumen estándar, y tiene mayor importancia de lo que creen algunos usuarios. En el pasado (y hasta cierto punto en el presente), se podían ver tanques de almacenamiento con solo un sensor de temperatura montado en la pared del tanque, cerca del fondo del tanque. Este tipo de disposición no mostrará un valor representativo de la temperatura general del producto, ya que todos los tanques de almacenamiento mostrarán un gradiente de temperatura considerable desde la parte superior hasta el fondo.

Conclusión

La medición de tanques de hidrocarburos constituye un componente esencial para la operación segura, eficiente y económica de instalaciones de almacenamiento. Comprender las distintas tecnologías disponibles, así como sus principios de funcionamiento, permite a los futuros profesionales tomar decisiones más acertadas sobre control de inventario, transferencia de custodia y prevención de incidentes. Esta clase busca generar una base sólida de conocimientos para que los estudiantes puedan enfrentar los desafíos técnicos del sector energético con criterio y responsabilidad.

Recomendación

Actualmente, en Bolivia, la mayoría de los tanques aún no cuentan con sistemas de telemedición digital. En este contexto, se recomienda continuar utilizando mediciones manuales mediante cinta y pasta, pero complementarlas progresivamente con tecnología radar sin contacto en tanques críticos o de gran volumen. Esta transición debe ir acompañada de capacitación técnica y normativa que garantice lecturas confiables, reduciendo errores humanos y optimizando el control operativo. Implementar sistemas mixtos (manual + automático) puede ser una solución viable a corto plazo.

Referencias

Rosemount Tank Gauging. (2021).

Manual de operaciones YPFB Logística S.A.

American Petroleum Institute (1983) Manual of Petroleum Measurement Standards. Washington, D.C. (Manual de estándares de medición de petróleo. Washington, D.C.)
Organización Internacional de Metrología Legal. (2008).